專利名稱：用于數(shù)據(jù)處理的方法、設(shè)備和計算機(jī)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于數(shù)據(jù)處理的方法，其中，從參考對象在參考圖像 中的位置來估計對象在圖像中的位置。
本發(fā)明還涉及一種用于數(shù)據(jù)處理的設(shè)備，將所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備布置為 從參考對象在參考圖像中的位置來估計對象在圖像中的位置。
本發(fā)明還涉及用于數(shù)據(jù)處理的計算機(jī)程序，其中，從參考對象在參考 圖像中的位置來估計對象在圖像中的位置。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今的成像和數(shù)據(jù)處理技術(shù)中，已經(jīng)建立了一種將患者群再劃分為 相似情況的相應(yīng)組的常規(guī)實踐，所述這些情況接受相似的成像或者數(shù)據(jù)處 理以及分析常規(guī)程序。例如，目前，當(dāng)進(jìn)行成像或者對從特定患者群所選 擇的圖像進(jìn)行處理時，操作者手動地限定一種典型的掃描計劃或者用于圖 像分割的初始目標(biāo)區(qū)域。
目前的常規(guī)程序的缺點在于操作者必須重復(fù)地遵循幾乎相同的過程， 因此，與所研究的圖像的交互是令人疲勞的并且使得這一過程不太有效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種圖像處理的方法，對所述方法的使用 是通過參考圖像，意在改善數(shù)據(jù)處理的工作流。 為此，根據(jù)本發(fā)明的方法包括-
學(xué)習(xí)參考對象在參考圖像中的位置，以及其與參考圖像中的一組參考
標(biāo)記的關(guān)系；
存取(access)圖像；
存取參考對象的位置與該組參考標(biāo)記的關(guān)系； 識別與該組參考標(biāo)記相對應(yīng)的圖像中的一組標(biāo)記；向該組標(biāo)記應(yīng)用所述關(guān)系，從而估計對象在圖像中的位置； 根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方法，分析參考圖像不僅得到在學(xué)習(xí)情況下的參考 對象的位置，還得到其與一組參考標(biāo)記的關(guān)系，所述參考圖像可以例如為 代表了所研究情況的一個或多個訓(xùn)練情況，所述參考圖像具有這里所尋求 對象的先驗確定的位置。需要注意的是，也可以將單一部位或者區(qū)域用于 一組參考標(biāo)記。在成像領(lǐng)域中，限定典型的標(biāo)記用于掃描是一種常規(guī)實踐。 這些標(biāo)記可以代表在所選擇患者群的所有情況中所預(yù)期的解剖部位。
當(dāng)確定了參考圖像中的參考對象與該組參考標(biāo)記的空間關(guān)系時，存取 所研究圖像并且識別這里的對應(yīng)組的標(biāo)記。在所研究圖像中的該組標(biāo)記必 須為該組參考標(biāo)記的類型，其為解剖標(biāo)記，或者為坐標(biāo)種子(coordinate
最后，基于所識別的該組標(biāo)記以及所確定的參考對象的位置與該組參 考標(biāo)記的關(guān)系來建立所尋求對象在所研究圖像中的位置。根據(jù)本發(fā)明的方 法提供了一種用于基于所分析的參考圖像對圖像進(jìn)行初始數(shù)據(jù)處理的自動 裝置，所述參考圖像特別地為代表所研究情況的一幅或多幅訓(xùn)練圖像。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施例中，在自動掃描計劃制定步驟期間， 估計了該組參考標(biāo)記的以及該組標(biāo)記的相應(yīng)位置。
在合適的成像步驟之前實施掃描計劃制定過程是已建立的實踐。當(dāng)使 用合適的自動計劃制定過程時，可以自動地建立該組參考標(biāo)記與該組標(biāo)記
的空間位置。在早先的申請WO 2006/013499-A1中公開了所述自動掃描計 劃制定的一個合適的例子，其中，從一個或多個訓(xùn)練例子中學(xué)習(xí)在搜索 (scout)圖像中的掃描體積與解剖結(jié)構(gòu)之間的空間關(guān)系。之后通過擬合解 剖模型來分析隨后的搜索圖像以允許對解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行辨別，并且基于先前 的例子，提出針對已學(xué)習(xí)的掃描的計劃。在根據(jù)本發(fā)明的方法的當(dāng)前實施 中，使用優(yōu)選地為解剖標(biāo)記的標(biāo)記使學(xué)習(xí)的參考圖像與所研究的實際圖像 相關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，針對對象，可以選擇掃描體積。在這種情況下，通過使 搜索圖像彼此相關(guān)聯(lián)，允許進(jìn)行一種完全自動的掃描計劃制定。從參考對 象中學(xué)習(xí)所研究的實際圖像中的掃描體積的初始位置，其為從訓(xùn)練圖像中 獲得的參考掃描體積。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例中，針對對象，選擇了目標(biāo)區(qū)域的模型。這種技術(shù)方法所基于的洞察為通過使合適的學(xué)習(xí)圖像與所研究圖像相 關(guān)聯(lián)，可以自動地建立模型的初始位置，所述學(xué)習(xí)圖像例如為使用所述模 型分割得到的圖像。在廣范圍的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，圖像中解剖結(jié)構(gòu)的分割是很 重要的。已經(jīng)證明可變形形狀模型在(例如)用于放射治療計劃制定的目 標(biāo)限定中是一種非常有效的分割方法。本發(fā)明的這個實施例提供了一種使 初始模型定位自動化的途徑，避免了需要用戶交互的要求。
還可以使用根據(jù)本發(fā)明的方法來使診斷圖像中的諸如本身已知的水平
集方法和前傳播方法(front propagation approach)的其它分割方法的初始化 自動化。這種方法要求以相似的方式設(shè)置種子點或者初始邊界。因此，在 此背景下，"對象" 一詞也可代表一個或多個種子點， 一條或多條諸如樣條 的線， 一個或多個諸如邊界的表面，其中具體(特征)標(biāo)記點是已知的。 根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括
計算裝置，其用于學(xué)習(xí)參考對象在參考圖像中的位置以及其與參考圖 像中一組參考標(biāo)記的關(guān)系； 輸入，其用于 存取圖像；
存取參考對象的位置與該組參考標(biāo)記的關(guān)系； 處理裝置，其用于
識別圖像中與該組參考標(biāo)記相對應(yīng)的一組標(biāo)記； 向該組標(biāo)記應(yīng)用所述關(guān)系從而估計對象在圖像中的位置。 根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以作為計算機(jī)而實現(xiàn)，所述計算機(jī)優(yōu)選地可實時 地與圖像數(shù)據(jù)獲取一起操作。在權(quán)利要求6和7中給出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè) 備的另外的有利實施例。將參考圖2更詳細(xì)地探討根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。 根據(jù)本發(fā)明的計算機(jī)程序包括用于使處理器實施以下步驟的指令 學(xué)習(xí)參考對象在參考圖像中的位置以及其與參考圖像中的一組參考標(biāo) 記的關(guān)系；
存取圖像；
存取參考對象的位置與該組參考標(biāo)記的關(guān)系； 識別實際圖像中的 一 組標(biāo)記；
向該組標(biāo)記應(yīng)用所述關(guān)系從而估計對象在圖像中的位置。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的計算機(jī)程序還包括用于使處理器執(zhí)行自動掃描 計劃制定的指令，以用于在所述自動掃描計劃制定期間估計該組參考標(biāo)記 以及該組標(biāo)記的相應(yīng)位置。
更優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的計算機(jī)程序還包括用于基于對象在圖像中的 位置對目標(biāo)進(jìn)行分割的指令。


參考圖示將要探討本發(fā)明的這些和其它方面。
圖1以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例；
圖2以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實施例；
圖3以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的計算機(jī)程序的流程圖的實施例；
圖4以示意的方式示出了基于學(xué)習(xí)圖像的自動模型定位的例子。
具體實施例方式
圖1以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例?？梢詫⒈景l(fā)明 的方法示意性地劃分為三個階段，階段3-準(zhǔn)備，階段5-處理，階段7-后處 理。在階段3，在步驟6中建立參考對象在參考圖像中的位置以及其與參考 圖像中的一組參考標(biāo)記的關(guān)系。為了允許進(jìn)行這一操作，可以在步驟2中 執(zhí)行對學(xué)習(xí)例子的參考成像，并且在步驟4中可以對每一幅參考圖像進(jìn)行 分析，在合適地布置的數(shù)據(jù)庫(未示出)中存儲結(jié)果。必須注意的是也可 以應(yīng)用學(xué)習(xí)空間關(guān)系的方法來學(xué)習(xí)與圖像中其它對象的關(guān)系，所述圖像中 其它對象例如為與隨后分析相關(guān)的其它結(jié)構(gòu)的位置。為了處理所研究圖像， 在步驟11中存取圖像，在步驟13中識別與參考圖像中的該組參考標(biāo)記相 對應(yīng)的合適的一組標(biāo)記，并且向該組標(biāo)記應(yīng)用在步驟6中所建立的空間關(guān) 系，因此提供了對象在實際圖像中的初始位置。在針對對象選擇了成像體 積的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法1跟隨至步驟7，其中，在因此所建立的掃 描體積所給定的邊界內(nèi)執(zhí)行掃描17。在針對對象選擇了代表目標(biāo)的模型的 情況下，方法1跟隨至圖像分割步驟19，其中，執(zhí)行了合適的分割。在針 對模型選擇了可變形模型的情況下，通過使模型變形而執(zhí)行所述分割，由 此，提供了目標(biāo)區(qū)域的空間邊界。 一種使用可變形模型對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割的方法為從"Deformable models in medical image analysis: A survey" T. Mclnerney， D. Terzopoulus, Medical Image Analysis, 1(2)， 1996， 91-108.本身
已知的。
圖2以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實施例。所述設(shè)備20包 括用于接收圖像數(shù)據(jù)的輸入22，特別是任何合適形式的患者的測量掃描 (survey scan)。例如，所述設(shè)備20可以涉及源圖像數(shù)據(jù)的獲取。在這種情 況下，可以獲取模擬形式的圖像數(shù)據(jù)，并且使用合適的A/D轉(zhuǎn)換器將所述 圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式用于進(jìn)一步處理。還可以接收數(shù)字形式的圖像數(shù) 據(jù)，例如，通過以數(shù)字形式的直接獲取或者在由遠(yuǎn)程計算機(jī)/醫(yī)療器械獲取 之后通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接收。設(shè)備20的核心由處理器24形成，將所述處理 器布置為從所述輸入22中載入圖像數(shù)據(jù)，并且在識別步驟25期間確定合 適的標(biāo)記24a在圖像中的空間位置?？梢允謩拥貓?zhí)行所述識別，或者，優(yōu) 選地以在自動掃描計劃制定步驟期間的完全自動的方式。設(shè)備20還包括存 儲單元28，將其布置為存儲至少一組補(bǔ)充參數(shù)28a,即，參考對象在參考 圖像中的位置以及其與參考圖像中的參考標(biāo)記的關(guān)系?？梢詫⑻幚砥?4布 置為操作優(yōu)選地作為軟件程序而實現(xiàn)的計算裝置24b，以學(xué)習(xí)參考對象在參 考圖像中的位置以及其與參考圖像中參考標(biāo)記的關(guān)系。預(yù)存儲該類型的一 組參數(shù)28a是可能的。優(yōu)選地將類似于成像協(xié)議的類型、目標(biāo)區(qū)域等的參 數(shù)28a存儲在根據(jù)另外的參數(shù)所構(gòu)造的合適的數(shù)據(jù)庫中。存儲單元的合適 的例子為背景存儲，其通?；谟脖P。設(shè)備20還包括工作存儲器26，其通 ?；赗AM。存儲單元28可用于存儲未處理的圖像數(shù)據(jù)(或者圖像數(shù)據(jù) 的部分)，以及用于存儲關(guān)于圖像數(shù)據(jù)以及成像幾何的缺省參數(shù)的操作。所 述工作存儲器26通常保存正在被處理的圖像數(shù)據(jù)(或圖像數(shù)據(jù)的部分)， 以及用于合適的圖像處理裝置的指令，所述圖像處理裝置用于對圖像數(shù)據(jù) 的那些部分進(jìn)行處理。還將根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備20的處理器24布置為在步 驟27中向所述標(biāo)記24a應(yīng)用所述關(guān)系28a，由此估計了對象在所研究圖像 中的位置29。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還優(yōu)選地包括成像器件30。在針對對象選擇了掃描 體積的情況下，由處理器24向成像器件30的輸入30a提供掃描體積在圖 像中的位置。之后將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至成像器件30的處理器30b，其根據(jù)掃描體積啟動掃描儀30c。通過這種方式，允許進(jìn)行完全自動掃描計劃制定。 圖3以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的計算機(jī)程序的流程圖的實施例。 本發(fā)明的計算機(jī)程序31包括用于使處理器執(zhí)行數(shù)據(jù)處理的指令，其中，從 參考對象在參考圖像中的位置估計對象在圖像中的位置?？墒疽庑缘貙⑺?述計算機(jī)程序31的指令的流程圖劃分為三個階段，階段33-準(zhǔn)備，階段35-處理，階段37-后處理。根據(jù)指令36建立參考對象在參考圖像中的位置以 及其與參考圖像中參考標(biāo)記的關(guān)系，可以在合適地布置的數(shù)據(jù)庫32中存儲 由此得到的結(jié)果。為了允許這一操作，遵循指令34分析一幅或多幅參考圖 像。為了處理所研究圖像，遵循合適的指令41存取圖像，其中，遵循指令 43識別合適的標(biāo)記。遵循指令45向標(biāo)記應(yīng)用遵循指令36針對參考圖像所 建立的空間關(guān)系，因此提供了對象在實際圖像中的初始位置。在針對對象 選擇了成像體積的情況下，根據(jù)本發(fā)明的計算機(jī)程序可以根據(jù)指令47進(jìn)行， 其中，在因此所建立的掃描體積所給定的邊界內(nèi)執(zhí)行掃描。在針對對象選 擇了代表目標(biāo)的模型的情況下，計算機(jī)程序31跟隨至圖像分割步驟39，其 中，使用由此定位了的模型來對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行合適的分割。在針對模型選 擇了可變形模型的情況下，通過使模型變形而執(zhí)行所述分割，因此，提供 了目標(biāo)區(qū)域的空間邊界。
圖4以示意的方式示出了基于學(xué)習(xí)圖像的自動模型定位的例子。學(xué)習(xí) 圖像51包括為了掃描計劃制定而確定的標(biāo)記51a。在后處理步驟53中使用 這些標(biāo)記51a以定位模型，特別地為三維模型，53a， 55a以達(dá)到圖像分割 的目的。優(yōu)選地，使用可變形模型，其經(jīng)受合適的變形以建立目標(biāo)區(qū)域的 邊界。
權(quán)利要求
1、一種數(shù)據(jù)處理方法(1)，其中，從參考對象在參考圖像(4)中的位置來估計對象在圖像(11)中的位置，所述方法包括學(xué)習(xí)(6)所述參考對象在所述參考圖像中的所述位置以及其與所述參考圖像中的一組參考標(biāo)記的關(guān)系；存取(11)所述圖像；存取所述參考對象的所述位置與該組參考標(biāo)記之間的關(guān)系；識別(13)所述圖像中與該組參考標(biāo)記相對應(yīng)的一組標(biāo)記；向該組標(biāo)記應(yīng)用(15)所述關(guān)系，從而估計所述對象在所述圖像中的所述位置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在自動掃描計劃制定步驟期間 估計該組參考標(biāo)記和該組標(biāo)記的相應(yīng)位置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，針對所述對象，選擇目標(biāo)區(qū)域 的模型。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，針對所述模型，選擇可變形模 型，所述方法還包括使所述模型變形，從而提取所述目標(biāo)在所述圖像中的邊界位置。
5、 一種數(shù)據(jù)處理設(shè)備(20)，將其布置為從參考對象在參考圖像中的 位置來估計對象在圖像中的位置，所述設(shè)備包括計算裝置(24b)，其用于學(xué)習(xí)所述參考對象在所述參考圖像中的所述 位置以及其與所述參考圖像中的一組參考標(biāo)記的關(guān)系； 輸入(22)，其用于 存取所述圖像；存取所述參考對象的所述位置與該組參考標(biāo)記(28a)的關(guān)系； 處理裝置(24)，其用于識別(25)所述圖像中與該組參考標(biāo)記相對應(yīng)的一組標(biāo)記； 向該組標(biāo)記應(yīng)用(27)所述關(guān)系，從而估計所述對象在所述圖像 中的所述位置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，還包括以掃描模式操作的數(shù)據(jù)獲取單 元(30)，其中，還將所述處理裝置(24)布置為允許進(jìn)行用于所述掃描模 式的自動掃描計劃制定，所述自動掃描計劃制定基于所述參考對象在所述 參考圖像中的所述位置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其中，還將所述處理裝置(24) 布置為基于所述對象在所述圖像中的所述位置來執(zhí)行圖像分割(27a)。
8、 一種用于數(shù)據(jù)處理的計算機(jī)程序(31)，其中，從參考對象在參考 圖像中的位置來估計對象在圖像中的位置，所述計算機(jī)程序包括用于使處 理器實施以下步驟的指令學(xué)習(xí)(36)所述參考對象在所述參考圖像中的所述位置以及其與所述 參考圖像中的一組參考標(biāo)記的關(guān)系； 存取(41)所述圖像；存取所述參考對象的所述位置與該組參考標(biāo)記之間的關(guān)系； 識別(43)實際圖像中與該組參考標(biāo)記相對應(yīng)的一組標(biāo)記； 向該組標(biāo)記應(yīng)用(45)所述關(guān)系，從而估計所述對象在所述圖像中的 所述位置。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的計算機(jī)程序，還包括用于使處理器執(zhí)行自動 掃描計劃制定的指令(47)，以用于在所述自動掃描計劃制定期間估計該組 參考標(biāo)記以及該組標(biāo)記的相應(yīng)位置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的計算機(jī)程序，還包括用于基于所述對象在 所述圖像中的所述位置對目標(biāo)進(jìn)行分割的指令(49)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)處理方法。在階段3，在步驟6中建立參考對象在參考圖像中的位置以及其與參考圖像中的一組參考標(biāo)記的關(guān)系。為了允許進(jìn)行這一操作，可以在步驟2中執(zhí)行對學(xué)習(xí)例子的參考成像，并且在步驟4中可以對每一幅參考圖像進(jìn)行分析，在合適地布置的數(shù)據(jù)庫中存儲結(jié)果。為了處理所研究圖像，在步驟11中存取圖像，在步驟13中識別與參考圖像中的參考標(biāo)記相對應(yīng)的合適的標(biāo)記，并且向所述標(biāo)記應(yīng)用在步驟6中所建立的空間關(guān)系，因此提供了對象在實際圖像中的初始位置。在針對對象選擇了成像體積的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法1跟隨至步驟7，其中，在因此所建立的掃描體積所給定的邊界內(nèi)執(zhí)行掃描17。在針對對象選擇了代表目標(biāo)的模型的情況下，方法1跟隨至圖像分割步驟19，其中，執(zhí)行了合適的分割。在針對模型選擇了可變形模型的情況下，通過使模型變形而執(zhí)行所述分割，由此，提供了目標(biāo)區(qū)域的空間邊界。本發(fā)明還涉及用于圖像處理的設(shè)備和計算機(jī)程序。
文檔編號G06T7/60GK101542532SQ200780043770
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者D·貝斯特羅夫, M·考斯, S·揚(yáng), T·內(nèi)奇, V·佩卡爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司